Elektrolyte und ihre Funktion im kardialen Stoffwechsel

„Elektrolyte sind häufig die Black-Box der Mediziner“, brachte Prof. Dr. Hans-Georg Predel, Köln, die Rationale für den Workshop auf den Punkt. Sie spielen allerdings eine wichtige Rolle in vielen biologischen Prozessen – etwa der Ausbildung von Aktionspotentialen in Myozyten und Neuronen. So stabilisieren sie die kardiale Gesundheit und Herzmuskelfunktion, indem sie die Ausbildung der benötigten Ionen-Gradienten bzw. eine effektive De- und Repolarisation gewährleisten. Darüber hinaus sind sie für die Weiterleitung von Nervenimpulsen verantwortlich und stabilisieren das für Enzymfunktionen essentielle Säure-Basen-Gleichgewicht. Auch greifen Elektrolyte regulativ in den Zellstoffwechsel ein und sind am strukturellen Aufbau des Skelettsystems beteiligt [2]. „Hier kann man erkennen, für wie viele detaillierte physiologische Mechanismen Elektrolyte unabdingbar sind“, unterstrich der Experte.

Kalium – ein Elektrolyt im Fokus

Sowohl Hypo- als auch Hyperkaliämien stellen ein hohes gesundheitliches Risiko dar. Daher begegnen viele Mediziner einer Kalium-Gabe mit Respekt. „Dies rührt allerdings von der früheren parenteralen Gabe des Elektrolyts her, bei der dem Körper keine Regulationsmechanismen zur Verfügung stehen, um eine Überdosierung zu verhindern“, klärte Predel auf. Anders stellt es sich hingegen bei einer oralen Substitution bei normaler Nierenfunktion dar. „Die Aufnahme, Weiterleitung und Ausscheidung von Elektrolyten ist sehr fein austariert. Daher muss man bei einer oralen Kalium-Gabe keine Angst vor einer Überdosierung haben“. Lediglich bei einer stark eingeschränkten Nierenfunktion sollte man Vorsicht walten lassen. „Das Stichwort heißt hier: Trau keinem unter 30“, so Predel. Sprich: Liegt die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) bei Patientinnen und Patienten unter 30 ml/min – was einer stark eingeschränkten Nierenfunktion in Stadium 4 oder 5 entspricht – sollte eine Kalium-Substitution nur in Rücksprache mit dem behandelnden Nephrologen erfolgen. „Ansonsten ist eine orale Gabe bedenkenlos möglich.“

Kalium liegt primär intrazellulär vor

Kalium ist das hinsichtlich des Ladungsgradienten vorherrschende intrazelluläre Kation und liegt zu 98 % intrazellulär und nur zu 2 % extrazellulär vor. Es beeinflusst die Reizbildung und Reizweiterleitung des Herzens, die Muskelkontraktion, die Freisetzung von Hormonen wie beispielsweise Insulin sowie die endotheliale Gefäßfunktion. Obwohl Kalium über eine Reihe unterschiedlicher Quellen aufgenommen werden kann, besteht bei vielen Patientinnen und Patienten ein Defizit. Das liegt u. a. an dem hohen täglichen Normalbedarf von 4.000 mg [3]. „Dafür müssten wir täglich rund 10 Bananen, 1 kg Kartoffeln oder 2 L Tomatensaft zu uns nehmen“, merkte Predel an. „Wer sich sehr ausgewogen mit viel Gemüse und Obst ernährt, kann diese Menge über die Nahrung aufnehmen. Allerdings gibt es auch Patienten-Gruppen, die einen erhöhten Bedarf aufweisen. Da wird es dann ohne Supplementation schon schwierig.“ Zu den Gruppen, bei denen der Kalium-Spiegel im Blick behalten und bei Bedarf eine orale Gabe in Erwägung gezogen werden sollte, zählen beispielsweise Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes mellitus, unter Diuretika-Therapie oder bei erhöhter körperlicher Aktivität bzw. ausgiebigem Sport.

Die Eigenschaften von Magnesium im Blick

Magnesium besitzt im Körper eine Vielzahl von Funktionen (Abb. 1) [4]. So vermindert es beispielsweise die zelluläre Erregbarkeit und verhindert darüber hinaus eine Calciumüberladung der Zelle. Auch ist das Elektrolyt Co-Faktor zahlreicher Enzyme und u. a. am Energiestoffwechsel der Zellen beteiligt. Je nach Alter und Lebensumstand liegt der Bedarf eines Erwachsenen bei ca. 300–400 mg täglich. In der Schwangerschaft und Stillzeit, bei einer hohen sportlichen Aktivität sowie bei andauerndem Stress ist der Bedarf erhöht [5].

Kalium und Magnesium – Synergien für den Sinus-Rhythmus

Um den reibungslosen Ablauf der Aktionspotentiale und damit den Sinus-Rhythmus der Myozyten zu gewährleisten, ist eine ausreichende Versorgung mit beiden Elektrolyten wichtig. Denn Magnesium ist ein Co-Faktor der energieabhängigen Natrium-Kalium-Pumpe (Na+ /K+ -ATPase), welche den benötigten Kalium-Gradienten zwischen dem Extra- und Intrazellulärraum ausbildet. Sowohl eine Unterversorgung mit Kalium, als auch mit Magnesium kann daher Auswirkungen auf die kardiometabolische Gesundheit in Form von Herzrhythmusstörungen nach sich ziehen. Auf einen Blick lassen sich die möglichen Ursachen für eine Dysbalance im Kalium-Magnesium-Haushalt zusammenfassen in:

• eine verminderte Zufuhr durch die Nahrung
• organische Faktoren: Herzinsuffizienz, koronare Herzkrankheit (KHK)
• einen erhöhten Flüssigkeitsverlust z. B. bei Sport, Diabetes mellitus, Diarrhoe, Blasenerkrankungen
• Nierenerkrankungen
• chronischen Stress
• Dauertherapie mit verschiedenen Wirkstoffklassen wie z. B. Protonenpumpeninhibitoren und Diuretika
• eine gestörte Resorption bei Darmerkrankungen oder Laxantienabusus.

„Besonders ältere Menschen sind häufig – durch eine Kombination aus Resorptionsstörung und Mangel- bzw. Fehlernährung – betroffen“, betonte Predel. Der optimale Kalium-Spiegel liegt zwischen 4,3 und 5,0 mmol/l und die Normwerte von Magnesium liegen zwischen 0,7 und 1,1 mmol/l [6,7].

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